氮化硅薄膜在太阳电池中的作用,太阳电池板特性实验 -爱游戏平台

苗坤旺离型膜

? ? ? 研究了氧化铝膜与氮化硅膜厚度,以及氮化硅折射率对perc 单晶硅太阳电池电性能的影响,结果表明,氧化铝膜较薄、氮化硅膜较厚时,perc 单晶硅太阳电池的voc 与isc 明显提高,电池效率提升明显;并且结合不同工艺参数的少子寿命及量子效率,证明了背钝化膜钝化作用的优势。

01

实验

? ? ??实验中所使用的单晶硅片是目前各厂家量产的主流硅片,其规格为:p 型单晶硅片,尺寸为156.75 mm×156.75 mm,电阻率为1~1.5ω?cm,厚度为180 μm。此单晶硅片采用perc太阳电池工艺流程制备,即制绒、扩散、碱抛光、热氧化、背面镀氧化铝膜及氮化硅膜、正面镀氮化硅膜、激光刻槽、印刷烧结,然后对制备的perc 单晶硅太阳电池进行电性能测试。

02

结果与讨论????????

? ? ??2.1 碱抛光

? ? ??不同于传统perc 单晶硅太阳电池生产中的酸抛光工艺,本实验中的单晶硅片采用的

一、简答

1.描述pn结的形成

激发使“电子-空穴对”增加,复合使“电子-空穴对”减少,一定温度下,这两种过程最终达到动态平衡,形成pn结。在动态平衡状态下,单位时间内激发产生的载流子数目等于因符合消失的载流子数目,因而自由电子(或空穴)的浓度不再发生变化。

2.材料带隙宽度对太阳电池效率的影响/宽窄带隙的优缺点

小的带隙宽度可以拓宽电池对太阳光谱的吸收,但eg的减小使本征载流子浓度ni指数地增加,其结果是大大提高反向饱和电流,使开路电压降低,因此小的带隙宽度引起输出电压的减少。

虽然宽的带隙宽度有利于voc的提高,但过高的带隙宽度使材料的吸收光谱变窄,降低了载流子的激发,减少光电流。

因此,比存在优化的eg值。

3.达到最佳转换效率的因素/提高电池效率的方法(光 电)

(1)硅表面反射率在35%,要减少光的反射损失:最佳减反射的表面织构化技术;最佳前表面减反射涂层技术;最佳后表面反射涂层;最小的栅线遮挡面积。

(2)完美的晶体结构(高纯度、零缺陷)基板应具有很好的结晶完美性、最低的杂质污染率。

(3)理想pn结技术

(4)理想钝化技术:钝化理论:使器件表面或体内晶界的光生载流子复合中心失去复合活性。(钝化技术:二氧化硅,碳化硅etc)

(5)最小接触电阻:se技术。

(6)最大并联电阻,抑制载流子复合。任何形式的复合都会使填充因子ff变小,并联电阻下降。

(7)最佳前场和背场。

4.se结构的优缺点

(1)降低串联电阻,提高填充因子。

(2)减少载流子复合,提高表面钝化效果。

(3)增强电池短波光谱响应,提高短路电流和开路电压。

5.cigs薄膜太阳电池的优点与劣势

(1)材料吸收率高,吸收系数高达10 5量级,直接带隙,适合薄膜化,电池厚度可以做到2-3um,cigs电池采用廉价的soda-lime玻璃做衬底,降低昂贵的材料成本。

(2)光学带隙可调,调制ga/in比,可使带隙在1.0-1.7ev之间变化,可使吸收层带隙与太阳光谱获得最佳匹配。

(3)抗辐射能力强,通过电子与质子辐照、温度交变、振动、加速度冲击等试验,光电转换效率几乎不变,在空间电源方面有很强的竞争力。

(4)稳定性好,不存在很多电池都有的光致衰退效应。

(5)电池效率高,小面积可达20%,大面积组件可达14.2%。

(6)弱光特性好,对光照不理想的地区尤显其优异性能。

6.cdte的优点

(1)cdte有一个1.45ev的直接能隙,因此与太阳辐射谱很好地适配。它和太阳的光谱最一致,可吸收95%以上的阳光。

(2)cdte强烈地趋向于生长成p型的半导体薄膜,能和cds形成pn异质结(cds具有略宽的能隙2.4ev,在通常的沉积技术中生长成为n型材料)。

(3)用来制造cdte及cds薄膜的技术相当多,而且大多适合大规模生产。已经开发出简单的、适合于低成本产品的沉积技术。

(4)以成熟技术制备的cdte电池,可以期望电流密度达27ma/cm2,开路电压达880mv,从而am1.5的效率为18%。

(5)cdte薄膜太阳能电池在工业规模上成本大大优于晶体硅和其他材料的太阳能电池技术,生产成本仅为0.87美元/w。

(6)工艺相对简单,标准工艺,低能耗,无污染,生命周期结束后,可回收,强弱光均可发电,温度越高表现越好。

7.cdte为什么背接触

8.有机太阳电池的工作原理

(1)光照后光敏层吸收光子形成激子(电子-空穴对)

(2)激子扩散到给体/受体界面

(3)给体中的激子将电子转移给受体,受体中的激子将空穴转移给给体,实现电荷分离

(4)电子和空穴分别沿受体和给体向负极和正极传递

(5)电子和空穴在电极/光敏层界面处分别被负极和正极收集产生光电流和光电压

9.量子尺寸效应优势

10.非晶硅特点

短程有序,长程无序

可实现连续物性控制

吸收系数高

光谱匹配性好

叠层结构

正温度系数

11.太阳能电池的结构

二、名词解释

1.本征吸收

价带电子吸收能量大于或等于禁带宽度的光子使电子从价带跃迁入导带的过程被称为本征吸收。

2.外量子效率

太阳电池收集到的载流子的数量与入射到太阳电池中的光子的数量的比值,能量低于材料带隙的光子不被吸收。

3.表面结构粗糙化

是将电池的表面,蚀刻成金字塔或角锥状的形状,这使得太阳入射光至少要经过两次以上的表面反射,因此降低了来自表面反射损失的太阳光比例。

4.se技术

选择性发射极晶体硅太阳电池,即在金属栅线(电极)与硅片接触部位及其附近进行高掺杂深扩散,在电极之间位置进行低掺杂浅扩散。

5.薄膜

在衬底或基片的固体支撑物表面上,通过物理过程、化学过程或电化学过程使单个原子、分子或离子逐个凝聚而形成的固体薄膜。

6.薄膜的特殊性,缺陷

(1)同块体材料相比,由于薄膜材料的厚度很薄,很容易产生尺寸效应,就是说薄膜材料的物性会受到薄膜厚度的影响。

(2)由于薄膜材料的表面积同体积之比很大,所以表面效应很显著,表面能、表面态、表面散射和表面干涉对它的物性影响很大。

(3)在薄膜材料中还包含有大量的表面晶粒间界和缺陷态,对电子输运性能也影响较大。

(4)在基片和薄膜之间还存在有一定的相互作用,因而就会出现薄膜与基片之间的粘附性和附着力问题,以及内应力的问题。

缺陷:是指与理想的点阵结构发生偏差的区域。

7.真空

利用外力将一定密闭空间内的气体分子移走,使该空间内的气压小于1个大气压,则该空间内的气体的物理状态就被称为真空。

8.吸收系数α的物理含义

当光在介质中传播1/α距离时,其能量减弱到原来的1/e。

9.外延膜沉积技术

外延是指沉积膜与基片之间存在结晶学关系时,在基片上取向或单晶生长同意物质的方法。

10.反射自由能概念

11.非晶硅的s-w效应(光子衰退效应)

由于光照在带隙中产生了新的深能级。。。

三、选择

1.晶硅(带隙宽度1.12ev)的本征载流子浓度:10次方量级;轻掺杂:17次方;中度掺杂:17-19次方;重掺杂:19次方。

2.直拉法(cz)、区熔法(fz)生长单晶硅棒材,外延法生长单晶硅的区别。

3.电阻率较低的晶体硅基板,会降低由于太阳能电池的串联电阻而引起的能量损耗,但它含有的杂志太多了。

4.一般n型扩散pn结只有约0.5um的厚度,太厚会在表面形成死区,影响电子效率。

5.抗反射层材料:二氧化钛,氮化硅,氧化硅,二氧化硅,氧化铝,ceo2

6.外延膜沉积(薄膜制备技术之一)分类:分子束外延(mbe)、金属有机物化学气相沉积(mocvd)

7.溅射方法:直流溅射 射频溅射 磁控溅射 反应溅射

减光片可以减少进入镜头的总光量,减光片通常是用在拍摄图片有过曝风险的时候,大部分都支持长时间曝光,因为在较好的照明条件和比较慢的快门速度时,常会发生过曝。

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